2025年南京理工大学模电200年期末试题答案

2025年南京理工大学模电200年期末试题答案一、选择题（每题3分，共30分）1.电路如图1所示，已知二极管为理想器件，V1=3V，V2=5V，R=1kΩ，则输出电压UO为（）。A.3VB.5VC.0VD.2V答案：A解析：二极管D1阳极接3V，阴极接0V；D2阳极接5V，阴极接3V。D1承受正向偏压优先导通，使A点电位钳位至3V，此时D2阳极（5V）与阴极（3V）压差为2V，但因D1导通后A点电位固定，D2反偏截止，故UO=3V。2.某NPN型BJT的输出特性曲线中，当IB=40μA时，IC=2mA；IB=60μA时，IC=3.2mA。假设该管工作在放大区，则其交流电流放大系数β约为（）。A.50B.60C.80D.100答案：B解析：β=ΔIC/ΔIB=(3.2mA-2mA)/(60μA-40μA)=1.2mA/20μA=60。3.场效应管放大电路中，若栅源电压UGS=0时存在导电沟道，且增大UGS（正向）时漏极电流ID增大，则该管为（）。A.N沟道增强型MOS管B.N沟道耗尽型MOS管C.P沟道增强型MOS管D.P沟道耗尽型MOS管答案：B解析：耗尽型MOS管在UGS=0时已有沟道，N沟道管UGS增大（正向）会使沟道变宽，ID增大，符合题意。4.共集电极放大电路的特点是（）。A.电压放大倍数大于1，输入电阻小，输出电阻大B.电压放大倍数约等于1，输入电阻大，输出电阻小C.电压放大倍数小于1，输入电阻小，输出电阻小D.电压放大倍数约等于1，输入电阻小，输出电阻大答案：B解析：共集电路（射极输出器）电压跟随，Au≈1；输入电阻Ri=Rb∥[rbe+(1+β)Re]较大；输出电阻Ro≈rbe/(1+β)较小。5.电路引入负反馈后，下列说法正确的是（）。A.放大倍数稳定性下降B.非线性失真增大C.通频带变宽D.输入电阻一定增大答案：C解析：负反馈可提高放大倍数稳定性、减小非线性失真、展宽通频带；输入电阻变化取决于反馈类型（串联反馈增大，并联反馈减小）。6.集成运放组成的电路中，若运放工作在非线性区，则（）。A.满足“虚短”和“虚断”B.仅满足“虚断”C.仅满足“虚短”D.两者均不满足答案：B解析：非线性区（如比较器）中，运放输出饱和，输入电压差较大，“虚短”不成立，但输入电流近似为0（“虚断”）仍成立。7.欲设计一个输入电阻大、输出电压稳定的放大电路，应引入（）。A.电压串联负反馈B.电压并联负反馈C.电流串联负反馈D.电流并联负反馈答案：A解析：电压反馈稳定输出电压，串联反馈增大输入电阻，故选择电压串联负反馈。8.正弦波振荡电路要产生稳定振荡，需满足（）。A.起振时|AF|>1，平衡时|AF|=1，相位条件φA+φF=2nπB.起振时|AF|=1，平衡时|AF|>1，相位条件φA+φF=2nπC.起振时|AF|>1，平衡时|AF|=1，相位条件φA+φF=(2n+1)πD.起振时|AF|=1，平衡时|AF|<1，相位条件φA+φF=(2n+1)π答案：A解析：振荡条件包括相位平衡（正反馈，φA+φF=2nπ）和振幅平衡（起振时|AF|>1，稳定后|AF|=1）。9.OCL功率放大电路中，电源电压为±15V，负载RL=8Ω，忽略管子饱和压降，则最大输出功率Pom为（）。A.14.06WB.28.12WC.7.03WD.56.25W答案：A解析：Pom=(Vcc^2)/(2RL)=(15^2)/(2×8)=225/16≈14.06W。10.直流稳压电源中，桥式整流电路输入正弦电压有效值U2=20V，无滤波电容时，输出电压平均值Ud约为（）。A.18VB.24VC.9VD.12V答案：A解析：桥式整流无滤波时，Ud=0.9U2=0.9×20=18V。二、填空题（每空2分，共20分）1.半导体二极管的正向电阻随正向电流增大而______（填“增大”或“减小”）。答案：减小解析：二极管正向特性呈指数关系，电流越大，动态电阻rd=UT/ID越小。2.某BJT的极限参数ICM=200mA，PCM=1W，U(BR)CEO=30V。若工作电压UCE=10V，则最大允许工作电流IC=______mA。答案：100解析：PCM=IC×UCE≤1W，故IC≤1W/10V=0.1A=100mA（小于ICM=200mA，受PCM限制）。3.共射放大电路中，若旁路电容Ce开路，则电压放大倍数Au______（填“增大”“减小”或“不变”），输入电阻Ri______（填“增大”“减小”或“不变”）。答案：减小；增大解析：Ce开路后，发射极电阻Re未被旁路，交流负反馈增强，Au减小；Ri=Rb∥[rbe+(1+β)Re]增大。4.集成运放的输入级采用差分放大电路，主要是为了抑制______。答案：零点漂移解析：差分电路利用对称性和共模负反馈抑制温度变化引起的零点漂移。5.负反馈放大电路的闭环放大倍数Af=A/(1+AF)，其中(1+AF)称为______。答案：反馈深度解析：反馈深度表征反馈对放大电路的影响程度，(1+AF)越大，反馈作用越强。6.文氏桥振荡电路中，RC串并联网络的谐振频率f0=______。答案：1/(2πRC)解析：文氏桥选频网络的谐振条件为容抗等于阻抗，推导得f0=1/(2πRC)。7.乙类互补对称功率放大电路的效率理论最大值为______。答案：78.5%（或π/4）解析：理想乙类功放效率η=π/4≈78.5%。8.串联型稳压电路中，调整管工作在______区（填“放大”或“饱和”）。答案：放大解析：调整管需通过改变管压降来稳定输出电压，故工作在放大区。三、分析计算题（共50分）1.（10分）图2所示共射放大电路中，Vcc=12V，Rb=300kΩ，Rc=3kΩ，Re=1kΩ，RL=3kΩ，β=50，Ube=0.7V，C1、C2、Ce足够大。（1）计算静态工作点Q（IBQ、ICQ、UCEQ）；（2）画出微变等效电路，计算电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro。解：（1）静态分析：IBQ=(Vcc-Ube)/(Rb+(1+β)Re)=(12-0.7)/(300kΩ+51×1kΩ)=11.3V/351kΩ≈32.2μAICQ=βIBQ=50×32.2μA≈1.61mAUCEQ=Vcc-ICQ(Rc+Re)=12V-1.61mA×4kΩ≈12V-6.44V=5.56V（2）微变等效电路：略（三极管用rbe等效，电容短路）rbe=200Ω+(1+β)26mV/ICQ=200Ω+51×26mV/1.61mA≈200Ω+823Ω≈1023Ω≈1.02kΩAu=-β(Rc∥RL)/rbe=-50×(3kΩ∥3kΩ)/1.02kΩ=-50×1.5kΩ/1.02kΩ≈-73.5Ri=Rb∥[rbe+(1+β)Re]（注：因Ce旁路Re，交流通路中Re被短路，故Ri=Rb∥rbe）更正：Ce旁路Re，交流时Re被短路，故Ri=Rb∥rbe=300kΩ∥1.02kΩ≈1.02kΩRo=Rc=3kΩ2.（12分）图3所示差分放大电路中，Vcc=VEE=12V，Rc=10kΩ，Re=10kΩ，β=100，Ube=0.7V，RL=20kΩ，信号源uI1=10mV，uI2=6mV。（1）计算差模输入电压uId和共模输入电压uIc；（2）计算差模放大倍数Ad和共模放大倍数Ac；（3）计算输出电压uO。解：（1）uId=uI1-uI2=10mV-6mV=4mVuIc=(uI1+uI2)/2=(10mV+6mV)/2=8mV（2）静态时，IEQ≈(VEE-Ube)/(2Re)=(12-0.7)/(2×10kΩ)=11.3V/20kΩ≈0.565mArbe=200Ω+(1+β)26mV/IEQ=200Ω+101×26mV/0.565mA≈200Ω+4630Ω≈4.83kΩ差模负载RL'=Rc∥(RL/2)=10kΩ∥10kΩ=5kΩ（因RL接在两集电极之间，差模时每边负载为RL/2）Ad=-βRL'/(2rbe)=-100×5kΩ/(2×4.83kΩ)≈-51.7共模放大倍数Ac=-βRc/[rbe+(1+β)2Re]（因共模信号下，Re等效为2Re）Ac≈-100×10kΩ/[4.83kΩ+101×20kΩ]≈-1000kΩ/2024.83kΩ≈-0.49（3）输出电压uO=Ad×uId+Ac×uIc=-51.7×4mV+(-0.49)×8mV≈-206.8mV-3.92mV≈-210.72mV3.（10分）图4所示运放电路中，R1=10kΩ，R2=20kΩ，R3=20kΩ，R4=10kΩ，Rf=40kΩ，求输出电压uO与输入电压uI1、uI2的关系式。解：运放工作在线性区，满足“虚短”（u+=u-）和“虚断”（i+=i-=0）。反相输入端电流：i1=(uI1-u-)/R1+(uI2-u-)/R2=(uO-u-)/Rf同相输入端：u+=(uI2×R4)/(R3+R4)（因i+=0，R3、R4分压）u+=(uI2×10kΩ)/(20kΩ+10kΩ)=uI2/3由“虚短”，u-=u+=uI2/3代入反相端电流方程：(uI1-uI2/3)/10kΩ+(uI2-uI2/3)/20kΩ=(uO-uI2/3)/40kΩ化简左边：(uI1/10-uI2/30)+(2uI2/3)/20=uI1/10-uI2/30+uI2/30=uI1/10右边：(uO-uI2/3)/40故uI1/10=(uO-uI2/3)/40→uO=4uI1+(40/3)×(uI2/3)？更正：重新计算左边：(uI1-u-)/R1=(uI1-uI2/3)/10k(uI2-u-)/R2=(uI2-uI2/3)/20k=(2uI2/3)/20k=uI2/30k左边总和：(uI1/10-uI2/30)+(uI2/30)=uI1/10右边：(uO-u-)/Rf=(uO-uI2/3)/40k故uI1/10=(uO-uI2/3)/40→uO=4uI1+(40×uI2)/(3×1)？正确推导：等式两边同乘40k：4(uI1-uI2/3)+2(uI2-uI2/3)=uO-uI2/34uI1-4uI2/3+2uI2-2uI2/3=uO-uI2/34uI1+(-4/3+2-2/3)uI2=uO-uI2/34uI1+(0)uI2=uO-uI2/3→uO=4uI1+uI2/34.（8分）图5所示OCL功率放大电路中，Vcc=±20V，RL=8Ω，三极管饱和压降UCES=2V。（1）计算最大输出功率Pom；（2）计算电源提供的平均功率PV；（3）计算效率η。解：（1）最大输出电压幅值Uom=Vcc-UCES=20V-2V=18VPom=Uom²/(2RL)=18²/(2×8)=324/16=20.25W（2）电源平均功率PV=2×(Vcc×Icav)/π，其中Icav=Uom/(πRL)Icav=18V/(π×8Ω)≈0.716APV=2×(20V×0.716A)/π≈2×14.32/3.14≈9.15W？更正：正确公式：PV=2×(Vcc×Uom)/(πRL)（双电源，每电源提供电流）PV=2×(20×18)/(π×8)=720/(8π)=90/π≈28.65W（3）效率η=Pom/PV=20.25/28.65≈70.7%5.（10分）图6所示直流稳压电路中，变压器副边电压有效值U2=15V，桥式整流，C=1000μF，R=1kΩ，稳压管DZ的UZ=6V，IZmin=5mA，IZmax=50mA。（1）计算整流滤波后的直流电压Ud；（2）计算负载电流IL的允许范围；（3）若负载电阻RL=200Ω，判断稳压管是否安全工作。解：（1）滤波后Ud≈1.2U2=1.2×15=18V（2）限流电阻R上的电流IR=(Ud-UZ)/R=(18-6)/1kΩ=12mAIL=IR-IZ，故ILmax=IR-IZmin=12mA-5mA=7mAILmin=IR-IZmax=12mA-50mA=-38mA（无意